[發明專利]一種全氮生長直拉硅單晶的方法

在審

• 申請號: 201810332691.3
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108411360A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 張文霞;高樹良;高潤飛;張全順;劉偉;武志軍;裘孝順;田野
• 申請（專利權）人: 內蒙古中環光伏材料有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 天津諾德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12213
• 代理人: 欒志超

本發明提供一種全氮生長直拉硅單晶的方法，包括熔化、穩溫、引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾、等步驟，其特征在于，等徑步驟分為三個階段，其中，第二階段為：等徑200mm至等徑2000mm，輸入氣體全部為氮氣，晶體生長速度大于84mm/hr。本發明的有益效果是采用此生產方法制成的硅單晶制成的電池片，破片率降低2％，光衰低于1.7％、轉化率大于21％，均符合行業標準，在降低生產成本的同時，提高氮氣拉晶成晶率，滿足使用需求，成本至少降低6.25％。

技術領域

本發明屬于單晶硅生產技術領域，尤其是涉及一種全氮生長直拉硅單晶的方法。

背景技術

單晶硅生產的過程中，晶體生長過程中，需要通入保護氣，從而帶走生產過程中的雜質并且降低單晶溫度，由于氬氣的價格相對較高，大大增加了拉單晶的成本，因此，在單晶硅的生產過程中采用氮氣替代氬氣作為保護氣，或者采用氬氣與氮氣的混合氣作為保護氣，在現有技術，存在以下問題：

1.由于使用氮氣替代氬氣作為保護氣，存在氮氣與熔體的硅反應，從而影響產品的品質；

2.由于通入氬氣與氮氣的混合氣作為保護氣，氣體控制的過程中，氮氣氣源與氬氣氣源的不精確控制，導致成本進一步增加，并且產品品質得不到有效的改善；

3.在單晶硅生產的過程中，由于氮氣通入量太多，易與晶硅反應生成氮化硅雜質導致晶體硅斷苞。

發明內容

本發明的目的是要解決背景技術中的問題，提供一種全氮生長直拉硅單晶的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種全氮生長直拉硅單晶的方法，依次包括熔化、穩溫、引晶、放肩等徑和收尾步驟，等徑步驟分為三個階段，其中，第二階段為：等徑200mm至等徑2000mm，輸入氣體全部為氮氣，晶體生長速度大于84mm/hr。

進一步地，等徑步驟還包括：

第一階段：等徑開始直至等徑200mm時，逐漸減小氬氣輸入量，逐漸增加氮氣輸入量直至輸入氣體全部為氮氣；

第三階段：等徑2000mm至等徑結束，逐漸減小氮氣輸入量，增加氬氣輸入量，直至等徑結束。

進一步地，所述第一階段與所述第三階段，輸入氮氣與氬氣的總流量為50slpm-120slpm，保持爐體內壓力9Torr-11Torr。

進一步地，所述第二階段輸入氮氣的流量為50slpm-120slpm，保持爐體內壓力9Torr-11Torr。

進一步地，在熔化、穩溫、引晶、放肩和收尾中，向爐體內通入50slpm-120slpm流量的氬氣，并保持爐體內壓力9Torr-11Torr。

進一步地，所用氮氣氣源壓力與氬氣氣源壓力相等，該壓力為0.5Mpa-0.7Mpa。

本發明具有的優點和積極效果是：

1.采用此生產方法在靠近熔體的位置，采用氬氣作為保護氣，防止氮氣與熔體反應，在硅單晶生長穩定時，等徑開始直至等徑200mm時逐漸增加氮氣的通入量，減少氬氣的通入量，從而降低氮氣與晶硅的反應程度，減少在單晶硅生產的過程中氮化硅雜質的生成，改善了晶體硅成晶情況。

2.通入氮氣作為保護氣，位錯激活能比常規單晶的要高，塑性變形能通過位錯滑移釋放較常規單晶快，硅單晶的等徑200mm至等徑2000mm，輸入氣體全部為氮氣，同時輸入氮氣的流量為50slpm，保持爐體內壓力11Torr，因此提高了硅片機械性能，減少硅片碎片率。

3.采用此生產方法制成的硅單晶制成的電池片，光衰低于1.7％、轉化率大于21％，均符合行業標準，在降低生產成本的同時，破片率降低2％，滿足使用需求，成本至少降低6.25％。

附圖說明